半导体工艺之十步图案化(十四)

文摘   2024-09-05 11:47   北京  

真空和均匀热板加热的优势可以通过在线单晶圆系统实现。下图中是一个总结不同软烘烤方法的表格。


软烘烤后冷却(冷却)


轨道系统通常会将晶圆移动到冷却或冷藏站。冷却是温度控制的。冷却板采用固态冷却技术。


对准和曝光 对准和曝光(A&E)是十步图案化步骤之一,包含两个独立的操作。A&E步骤的第一部分是将所需图像定位到晶圆表面上的正确位置。第二部分是使用曝光光源或其他辐射源将图像编码到光刻胶层中。正确对准图像图案并建立光刻胶中精确的图像尺寸是设备和电路正常工作的基本要求。此外,晶圆在光刻区域花费了60%的工艺时间。

除了图像形状和尺寸控制,图案叠加或对准公差是一个关键参数。再次使用摩天大楼类比是有用的。如果电梯井的楼层对齐不正确,将会导致电梯系统构建出现问题。在集成电路中,同样的原则适用。各个图案涂层必须适应并包围以确保设备正常工作。确切的公差是特定电路的特征尺寸和间距的百分比。随着图案化层数的增加,对准公差受到挑战,变得更加关键。2011年版ITRS关于光刻的部分讨论了各种公式。

对准和曝光系统 直到20世纪70年代中期,光刻工程师只有两种A&E系统可供选择:接触式和近接式对准器。这两种都使用掩膜图案系统。所需层的图案首先在玻璃基板上的铬层中创建。然后,这种图案转而转移到光刻胶层中。光源通过掩膜照射,将图案作为光刻胶层中聚合和未聚合区域编码。


使用掩膜系统进行对准需要将掩膜定位到空白晶圆(第一张掩膜)或已经存在于晶圆表面的图案上。这个过程在之前章节中介绍过。它指出,个别电路的硬拷贝是在光罩上创建的。这反过来又在全晶圆掩膜上复制(见下图所示)。掩膜制作过程在后续章节详细说明。A&E系统包括使用全掩膜或仅使用光罩,以逐步过程(步进器)覆盖晶圆上的图案。

非掩膜系统将所需图案编码到曝光源中。图案直接“投影”到光刻胶层上,没有掩膜,因为曝光能量波被“引导”到晶圆表面上的正确位置。

第二子系统是曝光源。它们包括光学和非光学源(见下图所示)。光学对准器使用紫外线源,而非光学系统使用电磁谱其他部分的曝光源。当今使用的系统是为了跟上特征尺寸的减小、电路密度的增加以及ULSI时代所需的缺陷减少而开发的。

对准器根据几个标准进行选择和比较,这些标准与它们以一致和生产性的方式产生所需图像的能力有关。也许最重要的参数是分辨率能力,即机器产生特定尺寸图像的能力。分辨率能力越高,机器越好。除了所需图像尺寸的分辨率外,对准器还必须能够将图像放置在彼此的正确位置。这个性能参数称为对准器的注册能力。这两个因素必须在整个晶圆上执行,称为尺寸控制。最后一个性能因素是拥有成本,包括初始购买成本、晶圆吞吐量(加载、对准、曝光和卸载晶圆所需的时间)、维护成本以及机器的正常运行时间。这些因素在后面章节中讨论。

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